化学机械研磨方法技术

本发明专利技术提供一种化学机械研磨方法，包括步骤：提供研磨装置，所述研磨装置上具有研磨垫、研磨头和调整头，所述研磨头装载有待研磨晶圆；对所述待研磨晶圆进行至少一次第一次研磨，所述第一次研磨过程中所述研磨头采用第一研磨路径，所述调整头采用第一调整路径；在各次所述第一次研磨后，对所述待研磨晶圆进行第二次研磨，所述第二次研磨过程中所述研磨头采用第二研磨路径，所述调整头采用第二调整路径。本发明专利技术避免通过化学机械研磨后仍在晶圆表面留有标记残留或者边缘残留的问题，以保证晶圆表面的清洁度和平整度。

【技术实现步骤摘要】
化学机械研磨方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种化学机械研磨方法。
技术介绍
在半导体工艺中，于晶圆上加工制作各种电路元件结构，而使晶圆成为有特定电性功能之IC产品。对于计算机产品而言，晶圆的品质影响着整个计算机的性能。目前，在半导体产品制造过程中，晶圆是当前集成电路的基础半成品，晶圆加工处理的好坏直接影响半导体成品的质量。在晶圆的加工过程中，需要对晶圆表面进行研磨，从而去除晶圆表面的标记残留或者是边缘残留等。化学机械研磨(ChemicalMechanicalPolishing，CMP)工艺为一种重要的表面平坦化技术。化学机械研磨工艺综合了化学研磨和机械研磨的优势，可以保证晶圆表面残留的去除效率，同时获得较完美的晶圆表面，且晶圆表面平整度较高。如何基于化学机械研磨方法去除晶圆表面的标记残留或者边缘残留，以保证晶圆表面的平整度以及晶圆表面残留的去除效率，这是目前急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种化学机械研磨方法，避免通过化学机械研磨后仍在晶圆表面留有标记残留或者边缘残留，以保证晶圆表面的清洁度和平整度。为解决上述问题，本专利技术提供化学机械研磨方法，包括步骤：提供研磨装置，所述研磨装置上具有研磨垫、研磨头和调整头，所述研磨头装载有待研磨晶圆；对所述待研磨晶圆进行至少一次第一次研磨，所述第一次研磨过程中所述研磨头采用第一研磨路径，所述调整头采用第一调整路径；在各次所述第一次研磨后，对所述待研磨晶圆进行第二次研磨，所述第二次研磨过程中所述研磨头采用第二研磨路径，所述调整头采用第二调整路径。可选的，所述第一研磨路径为研磨点一至研磨点二之间的运动路径；所述研磨点一是所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离2.105-2.705英寸之间的点；所述研磨点二是所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离5.500-6.050英寸之间的点。可选的，所述第一研磨路径中，所述研磨头与所述研磨垫之间的压力为4.5-4.8psi，所述研磨头的转速为25-35rpm，所述研磨头的运动时间为60-65秒。可选的，所述第二研磨路径为研磨点三至研磨点四之间的运动路径，所述研磨点三是所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离2.105-2.705英寸之间的点；研磨点四是所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离4.350-4.850英寸之间的点。可选的，所述第二研磨路径中，所述研磨头与所述研磨垫之间的压力为4.8-5.0psi，所述研磨头的转速为30-35rpm，所述研磨头的运动时间为20-25秒。可选的，所述调整头上有连接杆，所述连接杆带着所述调整头在研磨垫采用第一调整路径和第二调整路径做调整运动。可选的，所述第一调整路径中，所述连接杆的起始位置与所述连接杆的终点位置之间的夹角40°-45°。可选的，所述第一调整路径中，所述调整头与所述研磨垫之间的压力为4.85-5.15psi，所述调整头的转速为30-35rpm，所述连接杆的运动时间为15-20秒。可选的，所述第二调整路径中，所述连接杆的起始位置与所述连接杆的终点位置之间的夹角15°-20°。可选的，所述第二调整路径中，所述调整头与所述研磨垫之间的压力为5.15-5.35psi，所述调整头的转速为35-40rpm，所述连接杆的运动时间为20-25秒。可选的，所述研磨装置上还设有引流槽，用于向所述研磨垫上输送研磨液。可选的，所述第一次研磨过程中，所述研磨液的流速为195-205ml/min，所述第二次研磨过程中，所述研磨液的流速为205-215ml/min。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术技术方案中，对所述待研磨晶圆至少进行两次研磨。第一次研磨后，由于研磨垫受到的力不均匀，从而发生不均匀地变形，此时继续沿着所述第一次研磨过程中的第一研磨路径进行研磨，所述待研磨晶圆上的剩余的残留还是没有办法被去除。此时采用第二次研磨，所述第二次研磨采用的研磨路径与所述第一次研磨过程中的研磨路径不同，所述待研磨晶圆表面剩余的残留可以在第二次研磨过程中被去除。这是由于研磨路径不同，研磨垫表面的均匀性以及所述待研磨晶圆表面的研磨液量都不同，所述待研磨晶圆受到的机械研磨作用和化学作用都和第一次研磨过程中受到的作用不同，所以所述待研磨晶圆表面剩余的残留可以在第二次研磨过程中得到去除。进一步，所述第二次研磨中，采用的第二研磨路径为研磨点三至研磨点四之间的运动路径，所述研磨点三为所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离为2.105-2.705英寸之间的点；研磨点四为所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离为4.350-4.850英寸之间的点。第二研磨路径靠近研磨液的流出位置，第二研磨路径中的研磨液相对于第一次研磨路径中的研磨液比较集中，更易于研磨液与所述待研磨晶圆表面发生化学反应，从而去除表面残留；同时第二路径中研磨点三和研磨垫四的距离较小，该区域的研磨垫表面均匀性优于第一研磨路径中研磨垫表面的均匀性，这样所述待研磨晶圆表面受到的机械摩擦相对较均匀，能够有效地去除第一次研磨后剩余的残留。附图说明图1是一种化学机械研磨方法中采用的装置结构以及研磨路径示意图；图2是本专利技术化学机械研磨方法采用的装置结构示意图；图3是本专利技术化学机械研磨方法第一次研磨采用的研磨路径示意图；图4是本专利技术化学机械研磨方法第二次研磨采用的研磨路径示意图；图5是采用本专利技术化学机械研磨方法后，晶圆表面的残留、缺陷数量图。具体实施方式晶圆表面有标记残留或者边缘残留的时候，为了去除晶圆表面的残留同时能够保证晶圆表面的平坦化，通常采用的方法是利用化学机械研磨法去除晶圆表面的残留。普遍的化学机械研磨方法就是沿着一条路径对晶圆进行不断地研磨，但是此时经过研磨后的晶圆表面仍然会留有残留。这是由于随着研磨时间的延长，研磨垫表面的均匀性变差，以及晶圆表面的残留不能与研磨液充分发生反应，同样的研磨时间，严重的标记残留或者边缘残留不能随着研磨时间的延长就能被去除掉，同时如果无限延长研磨时间，还会导致研磨好的晶圆表面被腐蚀，所以经过化学机械研磨之后晶圆表面仍然会留有残留。具体化学机械研磨方法如下：参考图1，提供研磨装置1，所述研磨装置上具有研磨垫2、研磨头3和调整头4，以及引流槽5。所述研磨垫2跟着研磨装置1做逆时针运动。所述研磨头3按着箭头的指向沿着一个路径做研磨运动。所述调整头4上有连接杆41，所述连接杆41带着所述调整头4沿着箭头指向在研磨垫2上做调整运动。所述调整头4自身也以一定的转速做顺时针运动。所述引流槽5向所述研磨头3附近的研磨垫2上引入研磨液51.具体的化学机械研磨参数为：所述研磨头3带着晶圆在所述研磨头3中心到所述研磨垫2中距离在2.705-5.5英寸的范围内做研磨运动，所述研磨头3与所述研磨垫2之间的压力为4.5-4.8psi，所述研磨头3的转速为25-30rpm，所述研磨头3在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学机械研磨方法，其特征在于，包括步骤：/n提供研磨装置，所述研磨装置上具有研磨垫、研磨头和调整头，所述研磨头装载有待研磨晶圆；/n对所述待研磨晶圆进行至少一次第一次研磨，所述第一次研磨过程中所述研磨头采用第一研磨路径，所述调整头采用第一调整路径；/n在各次所述第一次研磨后，对所述待研磨晶圆进行第二次研磨，所述第二次研磨过程中所述研磨头采用第二研磨路径，所述调整头采用第二调整路径。/n

【技术特征摘要】
1.一种化学机械研磨方法，其特征在于，包括步骤：
提供研磨装置，所述研磨装置上具有研磨垫、研磨头和调整头，所述研磨头装载有待研磨晶圆；
对所述待研磨晶圆进行至少一次第一次研磨，所述第一次研磨过程中所述研磨头采用第一研磨路径，所述调整头采用第一调整路径；
在各次所述第一次研磨后，对所述待研磨晶圆进行第二次研磨，所述第二次研磨过程中所述研磨头采用第二研磨路径，所述调整头采用第二调整路径。


2.如权利要求1所述化学机械研磨方法，其特征在于，所述第一研磨路径为研磨点一至研磨点二之间的运动路径；所述研磨点一是所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离2.105-2.705英寸之间的点；所述研磨点二是所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离5.500-6.050英寸之间的点。


3.如权利要求2所述化学机械研磨方法，其特征在于，所述第一研磨路径中，所述研磨头与所述研磨垫之间的压力为4.5-4.8psi，所述研磨头的转速为25-35rpm，所述研磨头的运动时间为60-65秒。


4.如权利要求1所述化学机械研磨方法，其特征在于，所述第二研磨路径为研磨点三至研磨点四之间的运动路径，所述研磨点三是所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离2.105-2.705英寸之间的点；研磨点四是所述研磨头中心到所述研磨垫中心距离4.350-4.850英寸之间的点。


5.如权利要求4所述化学机械研磨方法，其特征在于，所述第二研磨路径中，所述研磨头与所述研磨垫之间的压力为4.8-5.0psi，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐强，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31